Epidemiological and clinical complexity of amoxicillin-clavulanate-resistant Escherichia coli.

Two hundred twelve patients with colonization/infection due to amoxicillin-clavulanate (AMC)-resistant Escherichia coli were studied. OXA-1- and inhibitor-resistant TEM (IRT)-producing strains were associated with urinary tract infections, while OXA-1 producers and chromosomal AmpC hyperproducers were associated with bacteremic infections. AMC resistance in E. coli is a complex phenomenon with heterogeneous clinical implications.

Inoculum effect on the efficacies of amoxicillin-clavulanate, piperacillin-tazobactam, and imipenem against extended-spectrum β-lactamase (ESBL)-producing and non-ESBL-producing Escherichia coli in an experimental murine sepsis model.

Escherichia coli is commonly involved in infections with a heavy bacterial burden. Piperacillin-tazobactam and carbapenems are among the recommended empirical treatments for health care-associated complicated intra-abdominal infections. In contrast to amoxicillin-clavulanate, both have reduced in vitro activity in the presence of high concentrations of extended-spectrum β-lactamase (ESBL)-producing and non-ESBL-producing E. coli bacteria. Our goal was to compare the efficacy of these antimicrobials against different concentrations of two clinical E. coli strains, one an ESBL-producer and the other a non-ESBL-producer, in a murine sepsis model. An experimental sepsis model {~5.5 log10 CFU/g [low inoculum concentration (LI)] or ~7.5 log(10) CFU/g [high inoculum concentration (HI)]} using E. coli strains ATCC 25922 (non-ESBL producer) and Ec1062 (CTX-M-14 producer), which are susceptible to the three antimicrobials, was used. Amoxicillin-clavulanate (50/12.5 mg/kg given intramuscularly [i.m.]), piperacillin-tazobactam (25/3.125 mg/kg given intraperitoneally [i.p.]), and imipenem (30 mg/kg i.m.) were used. Piperacillin-tazobactam and imipenem reduced spleen ATCC 25922 strain concentrations (-2.53 and -2.14 log10 CFU/g [P < 0.05, respectively]) in the HI versus LI groups, while amoxicillin-clavulanate maintained its efficacy (-1.01 log10 CFU/g [no statistically significant difference]). Regarding the Ec1062 strain, the antimicrobials showed lower efficacy in the HI than in the LI groups: -0.73, -1.89, and -1.62 log10 CFU/g (P < 0.05, for piperacillin-tazobactam, imipenem, and amoxicillin-clavulanate, respectively, although imipenem and amoxicillin-clavulanate were more efficacious than piperacillin-tazobactam). An adapted imipenem treatment (based on the time for which the serum drug concentration remained above the MIC obtained with a HI of the ATCC 25922 strain) improved its efficacy to -1.67 log10 CFU/g (P < 0.05). These results suggest that amoxicillin-clavulanate could be an alternative to imipenem treatment of infections caused by ESBL- and non-ESBL-producing E. coli strains in patients with therapeutic failure with piperacillin-tazobactam.

Guard cell-specific calcium sensitivity of high density and activity SV/TPC1 channels.

The slow vacuolar (SV) channel, a Ca2+-regulated vacuolar cation conductance channel, in Arabidopsis thaliana is encoded by the single-copy gene AtTPC1. Although loss-of-function tpc1 mutants were reported to exhibit a stoma phenotype, knowledge about the underlying guard cell-specific features of SV/TPC1 channels is still lacking. Here we demonstrate that TPC1 transcripts and SV current density in guard cells were much more pronounced than in mesophyll cells. Furthermore, the SV channel in motor cells exhibited a higher cytosolic Ca2+ sensitivity than in mesophyll cells. These distinct features of the guard cell SV channel therefore probably account for the published stomatal phenotype of tpc1-2.

Spanish multicenter study of the epidemiology and mechanisms of amoxicillin-clavulanate resistance in Escherichia coli.

We conducted a prospective multicenter study in Spain to characterize the mechanisms of resistance to amoxicillin-clavulanate (AMC) in Escherichia coli. Up to 44 AMC-resistant E. coli isolates (MIC ≥ 32/16 μg/ml) were collected at each of the seven participant hospitals. Resistance mechanisms were characterized by PCR and sequencing. Molecular epidemiology was studied by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) and by multilocus sequence typing. Overall AMC resistance was 9.3%. The resistance mechanisms detected in the 257 AMC-resistant isolates were OXA-1 production (26.1%), hyperproduction of penicillinase (22.6%), production of plasmidic AmpC (19.5%), hyperproduction of chromosomic AmpC (18.3%), and production of inhibitor-resistant TEM (IRT) (17.5%). The IRTs identified were TEM-40 (33.3%), TEM-30 (28.9%), TEM-33 (11.1%), TEM-32 (4.4%), TEM-34 (4.4%), TEM-35 (2.2%), TEM-54 (2.2%), TEM-76 (2.2%), TEM-79 (2.2%), and the new TEM-185 (8.8%). By PFGE, a high degree of genetic diversity was observed although two well-defined clusters were detected in the OXA-1-producing isolates: the C1 cluster consisting of 19 phylogroup A/sequence type 88 [ST88] isolates and the C2 cluster consisting of 19 phylogroup B2/ST131 isolates (16 of them producing CTX-M-15). Each of the clusters was detected in six different hospitals. In total, 21.8% of the isolates were serotype O25b/phylogroup B2 (O25b/B2). AMC resistance in E. coli is widespread in Spain at the hospital and community levels. A high prevalence of OXA-1 was found. Although resistant isolates were genetically diverse, clonality was linked to OXA-1-producing isolates of the STs 88 and 131. Dissemination of IRTs was frequent, and the epidemic O25b/B2/ST131 clone carried many different mechanisms of AMC resistance.

Circadian expression of H,K-ATPase type 2 contributes to the stability of plasma K⁺ levels.

Maintenance by the kidney of stable plasma K(+) values is crucial, as plasma K(+) controls muscle and nerve activity. Since renal K(+) excretion is regulated by the circadian clock, we aimed to identify the ion transporters involved in this process. In control mice, the renal mRNA expression of H,K-ATPase type 2 (HKA2) is 25% higher during rest compared to the activity period. Conversely, under dietary K(+) restriction, HKA2 expression is ∼40% higher during the activity period. This reversal suggests that HKA2 contributes to the circadian regulation of K(+) homeostasis. Compared to their wild-type (WT) littermates, HKA2-null mice fed a normal diet have 2-fold higher K(+) renal excretion during rest. Under K(+) restriction, their urinary K(+) loss is 40% higher during the activity period. This inability to excrete K(+) "on time" is reflected in plasma K(+) values, which vary by 12% between activity and rest periods in HKA2-null mice but remain stable in WT mice. Analysis of the circadian expression of HKA2 regulators suggests that Nrf2, but not progesterone, contributes to its rhythmicity. Therefore, HKA2 acts to maintain the circadian rhythm of urinary K(+) excretion and preserve stable plasma K(+) values throughout the day.

Phosphorylation of the Na,K-ATPase alpha-subunit by protein kinase A and C in vitro and in intact cells. Identification of a novel motif for PKC-mediated phosphorylation.

Na,K-ATPase is a potential target for regulatory phosphorylation by protein kinase A and C (PKA and PKC). To identify the phosphorylation sites, we have mutated the alpha 1-subunit of Bufo marinus in a highly conservative PKA and in 20 different PKC consensus sequences. The mutants were expressed in Xenopus oocytes and their phosphorylation capacity tested in homogenates upon stimulation of PKA or PKC. While serine 943 (Ser-943) was identified as a unique target site for PKA, none of the PKC consensus serine or threonine residues are implicated in PKC phosphorylation. Controlled trypsinolysis of phosphorylated alpha-subunits of various purified enzyme preparations and of alpha/beta complexes from oocyte homogenates revealed that PKC phosphorylation was exclusively associated with the N terminus. A fusion protein containing the first 32 amino acids of the Bufo alpha-subunit was phosphorylated in vitro and serine and threonine residues (Thr-15 and Ser-16) in this region were identified by site-directed mutagenesis as the PKC phosphorylation sites. Finally, the Bufo alpha-subunit was phosphorylated by protein kinases in transfected COS-7 cells. In intact cells, PKA stimulation induced phosphorylation exclusively on Ser-943 and PKC stimulation mainly on Thr-15 and Ser-16, which are contained in a novel PKC phosphorylation motif.

Development and maintenance of the neuronal cytoskeleton in aggregated cell cultures of fetal rat telencephalon and influence of elevated K+ concentrations.

Serum-free aggregating cell cultures of fetal rat telencephalon were examined by biochemical and immunocytochemical methods for their development-dependent expression of several cytoskeletal proteins, including the heavy- and medium-sized neurofilament subunits (H-NF and M-NF, respectively); brain spectrin; synapsin I; beta-tubulin; and the microtubule-associated proteins (MAPs) 1, 2, and 5 and tau protein. It was found that with time in culture the levels of most of these cytoskeletal proteins increased greatly, with the exceptions of the particular beta-tubulin form studied, which remained unchanged, and MAP 5, which greatly decreased. Among the neurofilament proteins, expression of M-NF preceded that of H-NF, with the latter being detectable only after approximately 3 weeks in culture. Furthermore, MAP 2 and tau protein showed a development-dependent change in expression from the juvenile toward the adult form. The comparison of these developmental changes in cytoskeletal protein levels with those observed in rat brain tissue revealed that protein expression in aggregate cultures is nearly identical to that in vivo during maturation of the neuronal cytoskeleton. Aggregate cultures deprived of glial cells, i.e., neuron-enriched cultures prepared by treating early cultures with the antimitotic drug cytosine arabinoside, exhibited pronounced deficits in M-NF, H-NF, MAP 2, MAP 1, synapsin I, and brain spectrin, with increased levels of a 145-kDa brain spectrin breakdown product. These adverse effects of glial cell deprivation could be reversed by the maintenance of neuron-enriched cultures at elevated concentrations of KCl (30 mM). This chronic treatment had to be started at an early developmental stage to be effective, a finding suggesting that sustained depolarization by KCl is able to enhance the developmental expression and maturation of the neuronal cytoskeleton.

Technologies de procédé et de contrôle pour réduire la teneur en sel du jambon sec et des saucissons

Dans certains pays européens, les produits carnés élaborés peuvent représenter près de 20% de la consommation journalière de sodium. De ce fait, les industries de la viande tentent de réduire la teneur en sel dans les produits carnés pour répondre, d’une part aux attentes des consommateurs et d’autre part aux demandes des autorités sanitaires. Le système Quick‐Dry‐Slice process (QDS®), couplé avec l’utilisation de sels substituant le chlorure de sodium (NaCl), a permis de fabriquer, avec succès, des saucisses fermentées à basse teneur en sel en réduisant le cycle de fabrication et sans ajout de NaCl supplémentaire. Les technologies de mesure en ligne non destructives, comme les rayons X et l’induction électromagnétique, permettent de classifier les jambons frais suivant leur teneur en gras, un paramètre crucial pour adapter la durée de l’étape de salaison. La technologie des rayons X peut aussi être utilisée pour estimer la quantité de sel incorporée pendant la salaison. L’information relative aux teneurs en sel et en gras est importante pour optimiser le processus d’élaboration du jambon sec en réduisant la variabilité de la teneur en sel entre les lots et dans un même lot, mais aussi pour réduire la teneur en sel du produit final. D’autres technologies comme la spectroscopie en proche infrarouge (NIRS) ou spectroscopie microondes sont aussi utiles pour contrôler le processus d’élaboration et pour caractériser et classifier les produits carnés élaborés, selon leur teneur en sel. La plupart de ces technologies peuvent être facilement appliquées en ligne dans l’industrie afin de contrôler le processus de fabrication et d’obtenir ainsi des produits carnés présentant les caractéristiques recherchées.

Lymph node stromal cells in homeostasis and immune response

Summary : Antigen-specific T lymphocytes constantly patrol the body to search for invading pathogens. Given the large external and internal body surfaces that need to be surveyed, a sophisticated strategy is necessary to facilitate encounters between T cells and pathogens. Dendritic cells present at all body surfaces are specialized in capturing pathogens and bringing them to T zones of secondary lymphoid organs, such as the lymph nodes and the spleen. Here, dendritic cells present antigenic fragments and activate the rare antigen-specific T lymphocytes. This induction of an immune response is facilitated in multiple ways by a dense network of poorly characterized stromal cells, termed fibroblastic reticular cells (FRCs). They constitutively produce the chemokines CCL21 and CCL19, which attract naïve T cells and dendritic cells into the T zone. Further, they provide an adhesion scaffold for dendritic cells and a migration scaffold for naïve T cells, allowing efficient screening of dendritic cell by thousands of T cells. FRCs also form a system of microchannels (conduits) that allows rapid transport of antigen or cytokines from the subcapsular sinus to the T zone. We characterized lymph node FRCS by flow cytometry, immunofluorescence microscopy, real time PCR and functional assays and could show that FRCs are a unique type of myofibroblasts which produce the T cell survival factor IL-7. This function was shown to be critically involved in regulating the size of the peripheral T cell pool and further demonstrates the importance of FRCs in maintaining immunocompetence. As we observed that some dendritic cells also express the receptor for IL-7, we expected a similar function of IL-7 in their survival. Surprisingly, we found no role for IL-7 in their survival but in their development. Analysis of hematopoietic precursors suggested that part of the dendritic cell pool develops out of an IL-7 dependent precursor, which maybe shared with lymphocytes. During the induction of an immune response, lymph node homeostasis is drastically altered when the lymph node expands several-fold in size to accommodate many more lymphocytes. Here, we describe that this expansion of the T zone is accompanied by the activation and proliferation of FRCs thereby preserving T zone architecture and function. This expansion of the FRC network is regulated by antigen-independent and -dependent events. It demonstrates the incredible plasticity of this organ allowing clonal expansion of antigen-specific lymphocytes. Résumé : Les lymphocytes T, spécifiques pour un antigène particulier, patrouillent constamment le corps à la recherche de l'invasion de pathogène. A cause des grandes surfaces externes et internes du corps, une stratégie sophistiquée est nécessaire afin de faciliter les rencontres entre les cellules T et les agents pathogènes. Les cellules dendritiques présentes dans toutes les surfaces du corps sont spécialisées dans la capture des agents pathogènes et dans le transport vers les zones T des organes lymphoïdes secondaires, comme les ganglions lymphatiques et la rate. Dans ces organes, les cellules dendritiques présentent les fragments antigéniques et activent les lymphocytes T rares. L'induction de cette réponse immunitaire est facilitée de différentes manières par un réseau dense de cellules strornales mal caractérisé, appelées 'fibroblastic reticular tells' (FRCs). FRCs produisent constitutivement les chimiokines CCL21 et CCL19, qui attirent les lymphocytes T naïfs et les cellules dendritiques vers la zone T. En outre, elles donnent une base d'adhérence pour les cellules dendritiques et elles attirent les cellules T naïves vers les cellules dendritiques. Les FRCs forment des petits canaux (ou conduits) qui permettent le transport rapide d'antigènes solubles ou de cytokines vers la zone T. Nous avons caractérisé les FRCs par cytométrie en flux, immunofluorescence et par PCR en temps réel et nous avons démontré que les FRCs sont un type unique de rnyofibroblastes qui produisent un facteur de survie des cellules T, l'Interleukine-7. Il a été démontré que cette fonction est cruciale afin d'augmenter la taille et la diversité du répertoire de cellules T, et ainsi, maintenir l'immunocompétence. Comme nous avons observé que certaines cellules dendritiques expriment également le récepteur de l'IL-7, nous avons testé une fonction similaire dans leur survie. Étonnamment, nous n'avons pas trouvé de rôle pour l'IL-7 dans leur survie, mais dans leur développement. L'analyse des précurseurs hématopoïétiques a suggéré qu'une fraction des cellules dendritiques se développe à partir des précurseurs dépendants de l'IL-7, qui sont probablement partagés avec les lymphocytes. Au cours de l'induction d'une réponse immunitaire, l'homéostasie du ganglion lymphatique est considérablement modifiée. En effet, sa taille augmente considérablement afin d'accueillir un plus grand nombre de lymphocytes. Nous décrivons ici que cet élargissement de la zone T est accompagné par l'activation et 1a prolifération des FRCs, préservant l'architecture et la fonction de la zone T. Cette expansion du réseau des FRCs est régie par des évènements à la fois dépendants et indépendants de l'antigène. Cela montre l'incroyable plasticité de cet organe qui permet l'expansion clonale des lymphocytes T spécifiques.

High heritability of ambulatory blood pressure in families of East African descent.

We estimated the heritability of ambulatory systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), and pulse pressure (PP) in east African families with at least 2 hypertensive siblings and living in the Seychelles islands (Indian Ocean). The sample consisted of 314 individuals (147 men and 167 women), both normotensive and hypertensive, from 76 pedigrees (mean+/-SD of 4.1+/-2.8 persons per pedigree). After a 2-week off-treatment period, daytime and nighttime ambulatory blood pressure (BP) was monitored. Office BP was measured with a standard mercury sphygmomanometer. We estimated by maximum likelihood the age- and sex-adjusted heritabilities from the additive polygenic component of the variance of the traits allowing for the presence of other familial correlations. We also adjusted for ascertainment (ie, for the fact that 2 siblings had to be hypertensive) and examined the effect of adjusting for body mass index, 24-hour urinary excretion of sodium and potassium, plasma renin activity, and plasma aldosterone concentration. Heritability estimates (+/-SE) for ambulatory SBP, DBP, and PP were, respectively, 0.37+/-0.12/0.24+/-0.12/0.54+/-0.12 for daytime and 0.34+/-0.13/ 0.37+/-0.15/0.47+/-0.12 for nighttime measurements (P<0.05 for all estimates). Heritability estimates for office SBP, DBP, and PP were, respectively, 0.20+/-0.11, 0.05+/-0.09, and 0.37+/-0.12. Heritability estimates for SBP varied markedly according to whether participants were treated for hypertension at baseline. The present data show that ambulatory BP and PP have a high heritability in families of African descent. They also demonstrate that antihypertensive treatment and the number of BP measurements have a major influence on the heritability estimates.

Glucose and lactate are equally effective in energizing activity-dependent synaptic vesicle turnover in purified cortical neurons.

This study examines the role of glucose and lactate as energy substrates to sustain synaptic vesicle cycling. Synaptic vesicle turnover was assessed in a quantitative manner by fluorescence microscopy in primary cultures of mouse cortical neurons. An electrode-equipped perfusion chamber was used to stimulate cells both by electrical field and potassium depolarization during image acquisition. An image analysis procedure was elaborated to select in an unbiased manner synaptic boutons loaded with the fluorescent dye N-(3-triethylammoniumpropyl)-4-(4-(dibutylamino)styryl)pyridinium dibromide (FM1-43). Whereas a minority of the sites fully released their dye content following electrical stimulation, others needed subsequent K(+) depolarization to achieve full release. This functional heterogeneity was not significantly altered by the nature of metabolic substrates. Repetitive stimulation sequences of FM1-43 uptake and release were then performed in the absence of any metabolic substrate and showed that the number of active sites dramatically decreased after the first cycle of loading/unloading. The presence of 1 mM glucose or lactate was sufficient to sustain synaptic vesicle cycling under these conditions. Moreover, both substrates were equivalent for recovery of function after a phase of decreased metabolic substrate availability. Thus, lactate appears to be equivalent to glucose for sustaining synaptic vesicle turnover in cultured cortical neurons during activity.

Functional roles of Na,K-ATPase subunits

PURPOSE OF REVIEW: Na,K-ATPase is an oligomeric protein composed of alpha subunits, beta subunits and FXYD proteins. The catalytic alpha subunit hydrolyzes ATP and transports the cations. Increasing experimental evidence suggest that beta subunits and FXYD proteins essentially contribute to the variable physiological needs of Na,K-ATPase function in different tissues. RECENT FINDINGS: Beta subunits have a crucial role in the structural and functional maturation of Na,K-ATPase and modulate its transport properties. The chaperone function of the beta subunit is essential, for example, in the formation of tight junctions and cell polarity. Recent studies suggest that beta subunits also have inherent functions, which are independent of Na,K-ATPase activity and which may be involved in cell-cell adhesiveness and in suppression of cell motility. As for FXYD proteins, they modulate Na,K-ATPase activity in a tissue-specific way, in some cases in close cooperation with posttranslational modifications such as phosphorylation. SUMMARY: A better understanding of the multiple functional roles of the accessory subunits of Na,K-ATPase is crucial to appraise their influence on physiological processes and their implication in pathophysiological states

ASIC1a oligomerization structure-function of its extracellular vestibule and functional characterization of αS243Pβɣ ENaC

Quatre cristaux du canal ASIC1a ont été publiés et soutiennent une stoechiométrie trimérique. Cependant, ces données contredisant de précédentes analyses fonctionnelles effectuées sur des canaux de la même famille, notre intérêt fut porté sur l'oligomérisation d'ASIC1a. Dans ce sens, un nouvel essai couplant la méthode d'analyse par substitution de cystéines (SCAM) avec l'utilisation de réactifs sulfhydryls bifonctionnels (crosslinkers) a été mis en place. Le but étant de stabiliser, puis sélectionner les canaux fonctionnels, pour ensuite les séparer selon leur taille par SDS-PAGE. Grâce à cette technique, nous avons démontré que le complexe stabilisé a une taille coïncidant avec une organisation tétramérique. En plus de son oligomérisation, le chemin emprunté par les ions pour traverser le canal n'est pas clairement défini dans ces structures. De ce fait, utilisant une approche électrophysiologique, nous avons étudié le lien entre la structure et la fonction du vestibule extracellulaire d'ASIC1a. Dans ce but, nous nous sommes intéressés l'accessibilité de cystéines spécifiques localisées dans ce vestibule pour des réactifs méthanethiosulfonates (MTS). Ainsi, nous avons pu corréler les cinétiques de modification de ces cystéines par les MTS avec les effets sur le courant sodique, et donc avoir des informations supplémentaires sur la voie empruntée par les ions. De plus, la simulation informatique de liaison de ces réactifs illustre le remplissage total de ce vestibule. Fonctionnellement, cette interaction ne perturbe pas le passage de ions, c'est pourquoi il nous apparaît probable que le vestibule présente une taille plus large que celle illustrée par les cristaux. Dans un deuxième temps, notre intérêt fut porté sur ENaC. Ce canal est composé des trois sous-unités (a, ß et y) et est exprimé dans divers épithéliums, dont les tubules des reins. Il participe à l'homéostasie sodique et est essentiellement régulé par voie hormonale via l'aldostérone et la Vasopressine, mais également par des sérines protéases ou le Na+. Nous avons étudié la répercussion fonctionnelle de la mutation aS243P, découverte chez un nouveau-né prématuré atteint de pseudohypoaldostéronisme de type 1. Cette maladie autosomale récessive se caractérise, généralement, par une hyponatrémie liée à d'importantes pertes de sel dans les urines, une hyperkaliémie, ainsi qu'un niveau élevé d'aldostérone. Tout d'abord aucune des expériences biochimiques et électrophysiologiques n'a pu démontrer un défaut d'expression ou une forte diminution de l'activité soutenant les données cliniques. Cependant, en challengeant aS243PßyENaC avec une forte concentration de Na+ externe, une hypersensibilité de canal fut observée. En effet, ni les phénomènes régulateurs de « feedback inhibition » ou de « Na+ self-inhibition » n'étaient semblables au canal sauvage. De ce fait, ils apparaissaient exacerbés en présence de la mutation, amenant ainsi à une diminution de la réabsorption de Na+. Ceci corrobore entièrement l'hyponatrémie diagnostiquée. Le rein d'un prématuré étant immature, la quantité de Na+ atteignant la partie distale du néphron est plus élevée, du fait que les autres mécanismes de réabsorption en amont ne sont probablement pas encore en place. Cette hypothèse est renforcée par l'existence d'un frère présentant la même mutation, mais qui, né à terme, ne présentait aucun signe d'hyponatrémie. - The main topic of my thesis is the structure-function relationship of the ENaC/Deg family of ion channels, namely the Acid-Sensing Ion Channel ASIC1a and the Epithelial Na Channel ENaC. The primary part of this research is dedicated to the structure of ASIC1a. Four channel crystals have been published, which support a trimeric stoichiometry, although these data contradict previous functional experiments on other ENaC/Deg members. We are therefore interested in ASIC1a oligomerization and have set up a new assay combining the Substituted- Cysteine Accessibility Method (SCAM) with Afunctional sulfhydryl reagents (crosslinkers) allowing its study. The aim was to first stabilize the channels, then select those that are functional and then resolve them according to their size on SDS-PAGE. We demonstrated that the stabilized complex has a molecular weight corresponding to a tetrameric stoichiometry. In addition to our interest in the oligomerization of the ENaC/Deg family of ion channels, we also wanted to investigate the thus far undefined way of permeation for these channels. Therefore, taking the advantage of a more electrophysiological approach, we studied the accessibility of specific cysteines for methanethiosulfonate reagents (MTS) and were able to correlate the MTS association kinetics on cysteine residues with Na+ currents. These results have given us an insight into ion permeation and our functional evidence indicates that the extracellular is larger than that depicted by the crystal structures. As a side project, we focused on ENaC, which is made up of three subunits (a, ß and y) and is expressed in various epithelia, especially in the distal nephron of the kidneys. It plays a role in Na+ homeostasis and is essentially regulated by hormones via aldosterone and vasopressin, but also by serine proteases or Na+. We have studied the functional impact of the aS243P mutation, discovered in a premature baby suffering from pseudohypoaldosteronism of type 1. This autosomal recessive disease is characterized by hyponatremia, hyperkalemia and high aldosterone levels. Firstly, neither biochemical nor electrophysiological experiments indicated an expression defect or a strong decrease in activity. However, challenging aS243PßyENaC with increased external Na+ concentration showed channel hypersensitivity. Indeed, both the "feedback inhibition" and the "Na+ self-inhibition" regulatory mechanisms are impaired, leading to a decrease in Na+ reabsorption, entirely supports the diagnosis. The kidneys in preterm infants are immature and Na+ levels reaching the distal nephron are higher than normally observed. We hypothesize that the upstream reabsorption machinery is unlikely to be sufficiently matured and this assumption is supported by an asymptomatic sibling carrying the same mutation, but born at term. - La cellule, unité fonctionnelle du corps humain, est délimitée par une membrane plasmique servant de barrière biologique entre les milieux intra et extracellulaires. Une communication entre cellules est indispensable pour un fonctionnement adéquat. Sa survie dépend, entre autres, du maintien de la teneur en ions dans chacun des milieux qui doivent pouvoir être réabsorbés, ou sécrétés, selon les besoins. Les protéines insérées dans la membrane forment un canal et sont un moyen de communication permettant spécifiquement à des ions tel que le sodium (Na+) de traverser. Le Na+ se trouve dans la plupart des aliments et le sel, et est spécifiquement réabsorbé au niveau des reins grâce au canal sodique épithélial ENaC. Cette réabsorption se fait de l'urine primaire vers l'intérieur de la cellule, puis est transporté vers le sang. Pour maintenir un équilibre, une régulation de ce canal est nécessaire. En effet, des dysfonctionnements impliquant la régulation ou l'activité d'ENaC lui-même sont à l'origine de maladies telles que la mucoviscidose, l'hypertension ou encore, le pseudohypoaldostéronisme (PHA). Cette maladie est caractérisée, notamment, par d'importantes pertes de sel dans les urines. Des pédiatres ont diagnostiqué un PHA chez un nouveau-né, ce dernier présentant une modification du canal ENaC, nous avons recréé cette protéine afin d'étudier l'impact de ce changement sur son activité. Nous avons démontré que la régulation d'ENaC était effectivement perturbée, conduisant ainsi à une forte réduction de la réabsorption sodique. Afin de développer des molécules capables de moduler l'activité de protéines. Il est nécessaire d'en connaître la structure. Celle du canal sodique sensible à l'acidification ASIC1, un canal cousin d'ENaC, est connue. Ces données structurales contredisant cependant les analyses fonctionnelles, nous nous sommes penchés une nouvelle fois sur ASIC1. Une protéine est une macromolécule biologique composée d'une chaîne d'acides aminés (aa). De l'enchaînement d'aa à la protéine fonctionnelle, quatre niveaux de structuration existent. Chaque aa donne une indication quant au repliement et plus particulièrement la cystéine. Arborant un groupe sulfhydryle (SH) capable de former une liaison spécifique et stable avec un autre SH, celle-ci est souvent impliquée dans la structure tridimensionnelle de la protéine. Ce type de liaison intervient également dans la stabilisation de la structure quaternaire, qui est l'association de plusieurs protéines identiques (homomère), ou pas (hétéromère). Dans cette partie, nous avons remplacé des aa par des cystéines à des endroits spécifiques. Le but était de stabiliser plusieurs homomères d'ASICl ensemble avec des réactifs créant des ponts entre deux SH. Ainsi, nous avons pu déterminer le nombre de protéines ASIC1 participant à la formation d'un canal fonctionnel. Nos résultats corroborent les données fonctionnelles soutenant un canal tétramérique. Nous avons également étudié l'accessibilité de ces nouvelles cystéines afin d'obtenir des informations supplémentaires sur la structure du chemin emprunté par le Na+ à travers ASIC1 et plus particulièrement du vestibule extracellulaire.

Application of low temperature thermochronology to understanding cooling and exhumation in the Central Swiss Alps

THESIS ABSTRACT : Low-temperature thermochronology relies on application of radioisotopic systems whose closure temperatures are below temperatures at which the dated phases are formed. In that sense, the results are interpreted as "cooling ages" in contrast to "formation ages". Owing to the low closure-temperatures, it is possible to reconstruct exhumation and cooling paths of rocks during their residence at shallow levels of the crust, i.e. within first ~10 km of depth. Processes occurring at these shallow depths such as final exhumation, faulting and relief formation are fundamental for evolution of the mountain belts. This thesis aims at reconstructing the tectono-thermal history of the Aar massif in the Central Swiss Alps by means of zircon (U-Th)/He, apatite (U-Th)/He and apatite fission track thermochronology. The strategy involved acquisition of a large number of samples from a wide range of elevations in the deeply incised Lötschen valley and a nearby NEAT tunnel. This unique location allowed to precisely constrain timing, amount and mechanisms of exhumation of the main orographic feature of the Central Alps, evaluate the role of topography on the thermochronological record and test the impact of hydrothermal activity. Samples were collected from altitudes ranging between 650 and 3930 m and were grouped into five vertical profiles on the surface and one horizontal in the tunnel. Where possible, all three radiometric systems were applied to each sample. Zircon (U-Th)/He ages range from 5.1 to 9.4 Ma and are generally positively correlated with altitude. Age-elevation plots reveal a distinct break in slope, which translates into exhumation rate increasing from ~0.4 to ~3 km/Ma at 6 Ma. This acceleration is independently confirmed by increased cooling rates on the order of 100°C/Ma constrained on the basis of age differences between the zircon (U-Th)/He and the remaining systems. Apatite fission track data also plot on a steep age-elevation curve indicating rapid exhumation until the end of the Miocene. The 6 Ma event is interpreted as reflecting tectonically driven uplift of the Aar massif. The late Miocene timing implies that the increase of precipitation in the Pliocene did not trigger rapid exhumation in the Aar massif. The Messinian salinity crisis in the Mediterranean could not directly intensify erosion of the Aar but associated erosional output from the entire Alps may have tapered the orogenic wedge and caused reactivation of thrusting in the Aar massif. The high exhumation rates in the Messinian were followed by a decrease to ~1.3 km/Ma as evidenced by ~8 km of exhumation during last 6 Ma. The slowing of exhumation is also apparent from apatite (U-Th)1He age-elevation data in the northern part of the Lötschen valley where they plot on a ~0.5km/Ma line and range from 2.4 to 6.4 Ma However, from the apatite (U-Th)/He and fission track data from the NEAT tunnel, there is an indication of a perturbation of the record. The apatite ages are youngest under the axis of the valley, in contrast to an expected pattern where they would be youngest in the deepest sections of the tunnel due to heat advection into ridges. The valley however, developed in relatively soft schists while the ridges are built of solid granitoids. In line with hydrological observations from the tunnel, we suggest that the relatively permeable rocks under the valley floor, served as conduits of geothermal fluids that caused reheating leading to partial Helium loss and fission track annealing in apatites. In consequence, apatite ages from the lowermost samples are too young and the calculated exhumation rates may underestimate true values. This study demonstrated that high-density sampling is indispensable to provide meaningful thermochronological data in the Alpine setting. The multi-system approach allows verifying plausibility of the data and highlighting sources of perturbation. RÉSUMÉ DE THÈSE : La thermochronologie de basse température dépend de l'utilisation de systèmes radiométriques dont la température de fermeture est nettement inférieure à la température de cristallisation du minéral. Les résultats obtenus sont par conséquent interprétés comme des âges de refroidissement qui diffèrent des âges de formation obtenus par le biais d'autres systèmes de datation. Grâce aux températures de refroidissement basses, il est aisé de reconstruire les chemins de refroidissement et d'exhumation des roches lors de leur résidence dans la croute superficielle (jusqu'à 10 km). Les processus qui entrent en jeu à ces faibles profondeurs tels que l'exhumation finale, la fracturation et le faillage ainsi que la formation du relief sont fondamentaux dans l'évolution des chaînes de montagne. Ces dernières années, il est devenu clair que l'enregistrement thermochronologique dans les orogènes peut être influencé par le relief et réinitialisé par l'advection de la chaleur liée à la circulation de fluides géothermaux après le refroidissement initial. L'objectif de cette thèse est de reconstruire l'histoire tectono-thermique du massif de l'Aar dans les Alpes suisses Centrales à l'aide de trois thermochronomètres; (U-Th)/He sur zircon, (U-Th)/He sur apatite et les traces de fission sur apatite. Afin d'atteindre cet objectif, nous avons récolté un grand nombre d'échantillons provenant de différentes altitudes dans la vallée fortement incisée de Lötschental ainsi que du tunnel de NEAT. Cette stratégie d'échantillonnage nous a permis de contraindre de manière précise la chronologie, les quantités et les mécanismes d'exhumation de cette zone des Alpes Centrales, d'évaluer le rôle de la topographie sur l'enregistrement thermochronologique et de tester l'impact de l'hydrothermalisme sur les géochronomètres. Les échantillons ont été prélevés à des altitudes comprises entre 650 et 3930m selon 5 profils verticaux en surface et un dans le tunnel. Quand cela à été possible, les trois systèmes radiométriques ont été appliqués aux échantillons. Les âges (U-Th)\He obtenus sur zircons sont compris entre 5.l et 9.4 Ma et sont corrélés de manière positive avec l'altitude. Les graphiques représentant l'âge et l'élévation montrent une nette rupture de la pente qui traduisent un accroissement de la vitesse d'exhumation de 0.4 à 3 km\Ma il y a 6 Ma. Cette accélération de l'exhumation est confirmée par les vitesses de refroidissement de l'ordre de 100°C\Ma obtenus à partir des différents âges sur zircons et à partir des autres systèmes géochronologiques. Les données obtenues par traces de fission sur apatite nous indiquent également une exhumation rapide jusqu'à la fin du Miocène. Nous interprétons cet évènement à 6 Ma comme étant lié à l'uplift tectonique du massif de l'Aar. Le fait que cet évènement soit tardi-miocène implique qu'une augmentation des précipitations au Pliocène n'a pas engendré cette exhumation rapide du massif de l'Aar. La crise Messinienne de la mer méditerranée n'a pas pu avoir une incidence directe sur l'érosion du massif de l'Aar mais l'érosion associée à ce phénomène à pu réduire le coin orogénique alpin et causer la réactivation des chevauchements du massif de l'Aar. L'exhumation rapide Miocène a été suivie pas une diminution des taux d'exhumation lors des derniers 6 Ma (jusqu'à 1.3 km\Ma). Cependant, les âges (U-Th)\He sur apatite ainsi que les traces de fission sur apatite des échantillons du tunnel enregistrent une perturbation de l'enregistrement décrit ci-dessus. Les âges obtenus sur les apatites sont sensiblement plus jeunes sous l'axe de la vallée en comparaison du profil d'âges attendus. En effet, on attendrait des âges plus jeunes sous les parties les plus profondes du tunnel à cause de l'advection de la chaleur dans les flancs de la vallée. La vallée est creusée dans des schistes alors que les flancs de celle-ci sont constitués de granitoïdes plus durs. En accord avec les observations hydrologiques du tunnel, nous suggérons que la perméabilité élevée des roches sous l'axe de la vallée à permi l'infiltration de fluides géothermaux qui a généré un réchauffement des roches. Ce réchauffement aurait donc induit une perte d'Hélium et un recuit des traces de fission dans les apatites. Ceci résulterait en un rajeunissement des âges apatite et en une sous-estimation des vitesses d'exhumation sous l'axe de la vallée. Cette étude à servi à démontrer la nécessité d'un échantillonnage fin et précis afin d'apporter des données thermochronologiques de qualité dans le contexte alpin. Cette approche multi-système nous a permi de contrôler la pertinence des données acquises ainsi que d'identifier les sources possibles d'erreurs lors d'études thermochronologiques. RÉSUMÉ LARGE PUBLIC Lors d'une orogenèse, les roches subissent un cycle comprenant une subduction, de la déformation, du métamorphisme et, finalement, un retour à la surface (ou exhumation). L'exhumation résulte de la déformation au sein de la zone de collision, menant à un raccourcissement et un apaissessement de l'édifice rocheux, qui se traduit par une remontée des roches, création d'une topographie et érosion. Puisque l'érosion agit comme un racloir sur la partie supérieure de l'édifice, des tentatives de corrélation entre les épisodes d'exhumation rapide et les périodes d'érosion intensive, dues aux changements climatiques, ont été effectuées. La connaissance de la chronologie et du lieu précis est d'une importance capitale pour une quelconque reconstruction de l'évolution d'une chaîne de montagne. Ces critères sont donnés par un retraçage des changements de la température de la roche en fonction du temps, nous donnant le taux de refroidissement. L'instant auquel les roches ont refroidit, passant une certaine température, est contraint par l'application de techniques de datation par radiométrie. Ces méthodes reposent sur la désintégration des isotopes radiogéniques, tels que l'uranium et le potassium, tous deux abondants dans les roches de la croûte terrestre. Les produits de cette désintégration ne sont pas retenus dans les minéraux hôtes jusqu'au moment du refroidissement de la roche sous une température appelée 'de fermeture' , spécifique à chaque système de datation. Par exemple, la désintégration radioactive des atomes d'uranium et de thorium produit des atomes d'hélium qui s'échappent d'un cristal de zircon à des températures supérieures à 200°C. En mesurant la teneur en uranium-parent, l'hélium accumulé et en connaissant le taux de désintégration, il est possible de calculer à quel moment la roche échantillonnée est passée sous la température de 200°C. Si le gradient géothermal est connu, les températures de fermeture peuvent être converties en profondeurs actuelles (p. ex. 200°C ≈ 7km), et le taux de refroidissement en taux d'exhumation. De plus, en datant par système radiométrique des échantillons espacés verticalement, il est possible de contraindre directement le taux d'exhumation de la section échantillonnée en observant les différences d'âges entre des échantillons voisins. Dans les Alpes suisses, le massif de l'Aar forme une structure orographique majeure. Avec des altitudes supérieures à 4000m et un relief spectaculaire de plus de 2000m, le massif domine la partie centrale de la chaîne de montagne. Les roches aujourd'hui exposées à la surface ont été enfouies à plus de 10 km de profond il y a 20 Ma, mais la topographie actuelle du massif de l'Aar semble surtout s'être développée par un soulèvement actif depuis quelques millions d'années, c'est-à-dire depuis le Néogène supérieur. Cette période comprend un changement climatique soudain ayant touché l'Europe il y a environ 5 Ma et qui a occasionné de fortes précipitations, entraînant certainement une augmentation de l'érosion et accélérant l'exhumation des Alpes. Dans cette étude, nous avons employé le système de datation (U-TH)/He sur zircon, dont la température de fermeture de 200°C est suffisamment basse pour caractériser l'exhumation du Néogène sup. /Pliocène. Les échantillons proviennent du Lötschental et du tunnel ferroviaire le plus profond du monde (NEAT) situé dans la partie ouest du massif de l'Aar. Considérés dans l'ensemble, ces échantillons se répartissent sur un dénivelé de 3000m et des âges de 5.1 à 9.4 Ma. Les échantillons d'altitude supérieure (et donc plus vieux) documentent un taux d'exhumation de 0.4 km/Ma jusqu'à il y a 6 Ma, alors que les échantillons situés les plus bas ont des âges similaires allant de 6 à 5.4 Ma, donnant un taux jusqu'à 3km /Ma. Ces données montrent une accélération dramatique de l'exhumation du massif de l'Aar il y a 6 Ma. L'exhumation miocène sup. du massif prédate donc le changement climatique Pliocène. Cependant, lors de la crise de salinité d'il y a 6-5.3 Ma (Messinien), le niveau de la mer Méditerranée est descendu de 3km. Un tel abaissement de la surface d'érosion peut avoir accéléré l'exhumation des Alpes, mais le bassin sud alpin était trop loin du massif de l'Aar pour influencer son érosion. Nous arrivons à la conclusion que la datation (U-Th)/He permet de contraindre précisément la chronologie et l'exhumation du massif de l'Aar. Concernant la dualité tectonique-érosion, nous suggérons que, dans le cas du massif de l'Aar, la tectonique prédomine.

A comprehensive analysis of gene expression profiles in distal parts of the mouse renal tubule.

The distal parts of the renal tubule play a critical role in maintaining homeostasis of extracellular fluids. In this review, we present an in-depth analysis of microarray-based gene expression profiles available for microdissected mouse distal nephron segments, i.e., the distal convoluted tubule (DCT) and the connecting tubule (CNT), and for the cortical portion of the collecting duct (CCD; Zuber et al., Proc Natl Acad Sci USA 106:16523-16528, 2009). Classification of expressed transcripts in 14 major functional gene categories demonstrated that all principal proteins involved in maintaining the salt and water balance are represented by highly abundant transcripts. However, a significant number of transcripts belonging, for instance, to categories of G-protein-coupled receptors or serine/threonine kinases exhibit high expression levels but remain unassigned to a specific renal function. We also established a list of genes differentially expressed between the DCT/CNT and the CCD. This list is enriched by genes related to segment-specific transport functions and by transcription factors directing the development of the distal nephron or collecting ducts. Collectively, this in silico analysis provides comprehensive information about relative abundance and tissue specificity of the DCT/CNT and the CCD expressed transcripts and identifies new candidate genes for renal homeostasis.